神经表征在不同脑区和任务中的复杂程度各不相同。然而，这种差异在人类发育过程中如何形成，仍知之甚少。我们利用 T-PHATE（一种能够稳健处理含噪且具有自相关信号的非线性流形学习方法），在五个自然情境 fMRI 数据集中估算了内在维度（N = 781 名独立参与者，年龄范围为 3 个月至 53 岁）。在成人中，无论面对听觉、视觉还是视听刺激，与任务无关的脑区相比，与任务相关的脑区均呈现更高维度的活动。任务对表征复杂性的调节在婴儿中尚不存在，在幼儿期开始出现，并在整个青春期呈对数增强。这种调节反映的是：相对于静息状态基线，任务无关脑区的维度发生了选择性压缩，而非任务相关脑区的维度扩张。此类压缩遵循一条发育轨迹：从婴儿期的整体性、非选择性压缩，逐步发展为成年期的局部性、精确压缩。这些结果表明，选择性压缩是功能特化的发育驱动力：大脑并非在需要之处增加复杂性，而是动态地削减不需要之处的复杂性。
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摘要
神经表征在不同脑区和任务中的复杂程度各不相同。然而，这种差异在人类发育过程中如何形成，目前仍不清楚。我们使用 T-PHATE（一种能够稳健处理含噪且具有自相关信号的非线性流形学习方法），在五组自然情境 fMRI 数据中估计内在维度（N = 781 名不同参与者，年龄为 3 个月至 53 岁）。在成人中，对于听觉、视觉和视听刺激，与任务相关的脑区表现出比任务无关脑区维度更高的活动。任务对表征复杂性的调节在婴儿期尚未出现，在幼儿期开始显现，并在整个青春期呈对数式增强。这种调节反映的是：相较于静息状态基线，任务无关脑区的维度发生选择性压缩，而非任务相关脑区的维度扩张。这种压缩的发展轨迹从婴儿期的全局性、非选择性，逐渐转变为成年期的局部性和精确性。研究结果表明，选择性压缩是功能特化的发育引擎：大脑并非在需要之处增加复杂性，而是动态地削减不需要之处的复杂性。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助信息
美国国家科学基金会，
2139841，
1839308
美国国立卫生研究院，
R01MH069456
加拿大高级研究所，
版权
本预印本的版权持有者为作者／资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。
该预印本依据 CC-BY-NC-ND 许可提供。
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发布于 2026 年 7 月 25 日。
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人类大脑功能流形维度的发育调谐
Erica L.
Busch
Nicholas B.
Turk-Browne
bioRxiv
2026.07.24.740635；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.07.24.740635
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人类大脑功能流形维度的发育调谐
Erica L.
Busch
Nicholas B.
Turk-Browne
bioRxiv
2026.07.24.740635；
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https://doi.org/10.64898/2026.07.24.740635
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关键词：脑功能流形 · 神经发育 · 内在维度 · 功能特化 · 自然情境fMRI
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.24.740635v1?rss=1